[상식한입+] 반도체를 만드는 회사, 파운드리

[상식한입+] 반도체를 만드는 회사, 파운드리

반도체를 생산하는 회사, 파운드리에 대해 설명했습니다. 국내외 반도체 이슈에 결정적인 영향을 주는 파운드리, 모르고 넘어갈 수 없겠죠?

🦊 TEO
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ⓒ 삼성전자

명실상부 국내 1위 기업, 삼성전자를 지탱하는 가장 힘있는 사업 분야는 누가 뭐래도 반도체 파운드리 분야입니다. 파운드리에 대해 자세히 알아볼까요?

✅ 파운드리란?

파운드리(Foundry)란 반도체 설계 기업으로부터 주문을 받아 반도체를 위탁 생산하는 회사를 부르는 단어입니다. 반도체를 실제로 만들어내는 생산 공장이라고 이해하시면 되겠습니다. 유명한 파운드리 회사를 나열하자면 대만의 TSMC(파운드리 시장 점유율 56%), 우리나라의 삼성전자(점유율 19%), 미국의 인텔(신규 진출) 정도가 있습니다.

그런데, 왜 반도체 '생산'만을 전문적으로 하는 파운드리 회사가 존재하는 걸까요? 반도체 생산은 굉장히 높은 기술력을 요구하면서, 동시에 막대한 비용이 들어가는 일이기 때문입니다. 반도체 생산에 필요한 첨단 장비는 한 대에 2,000억원 정도로 굉장히 비쌉니다. 또한 반도체 공정 자체도 매우 복잡하죠. 그래서 제대로 된 반도체 생산 공장을 하나 지으려면 최소 10조원 이상의 자금이 필요합니다. 일반 회사가 '그냥 해보자'라는 생각으로 반도체 생산에 도전하기엔 너무 부담스러운 금액이죠.

반도체 생산을 전문으로 하는 파운드리가 있다면, 반도체와 관련된 다른 종류의 회사들도 있습니다. 반도체 설계를 전문으로 하는 회사를 '생산 공장이 없는 기업'이라는 뜻의 팹리스(Fabless)로 부릅니다. 또한 반도체 설계와 생산을 동시에 하는 만능 회사는 IDM(Integrated Device Manufacturers)이라고 부르죠. 삼성전자는 내부에 반도체 설계를 전문으로 하는 사업부가 있기 때문에 엄밀히는 IDM으로 분류하기도 합니다. 이외에도 반도체 소재·장비를 만드는 회사도 있고, 완성된 반도체를 전자기기에 맞는 형태로 패키징하는 회사도 있습니다.

✅ 파운드리, 더 깊이 이해하기

최근 삼성전자와 TSMC가 2022년까지 3나노 반도체를 생산하겠다고 선언했습니다. 일반적으로 반도체 회로가 가늘어질수록 성능은 좋아지는데요. 이런 나노 단위의 반도체는 생산에 고도의 기술력이 필요합니다. 현재로서는 TSMC와 삼성전자 두 회사만 10나노 이하의 최첨단 반도체를 생산할 수 있는 능력을 갖추고 있죠. 두 회사는 더 작은 반도체를 만들기 위해 치열하게 경쟁하고 있습니다.
(참고로 인텔은 과거 반도체를 더욱 작고 가늘게 만드는 '나노' 경쟁에서 뒤처지며 파운드리 사업에서 철수했다가, 최근 다시 파운드리 사업에 뛰어들었습니다.)


파운드리 회사의 경쟁력을 나타내는 또 하나의 지표로 수율(收率)이 있습니다. 수율은 전체 생산 중 양품의 비율을 말하는데, 100을 생산해서 불량품이 10이 나왔으면 수율은 90%가 되죠.  반도체 공정은 흔히 7단계를 거치는데, 중간에 불량품이 생겼다고 해서 공정을 멈출 수 없습니다. 따라서 2단계에서 불량이 나와도, 불량품을 7단계까지 쭉 돌려야 하기 때문에, 불량이 생기면 불필요한 비용이 들어가게 됩니다. 따라서 파운드리 회사는 비용을 줄이기 위해 수율을 높이는데 많은 노력을 들입니다.

ASML의 장비 ⓒ ASML 페이스북

✅ 최신 이슈 : 반도체 독립과 파운드리

구글, 애플, 테슬라, 마이크로소프트 같은 빅테크 기업들은 너나 할 것 없이 자체 반도체를 만들겠다고 선언했습니다. 자사의 서비스나 제품에 최적화된 반도체를 만들어서 더욱 좋은 제품과 서비스를 만들고자 하는 것인데요. 예를 들어, 애플은 맥북에 최적화된 M1 칩을 설계해 신형 맥북의 성능을 한 층 끌어올렸습니다.

ⓒ Apple

그런데 엄밀히 말하면 빅테크 기업들은 자체 반도체를 '설계'하는 것이지 직접 '생산'하진 않습니다. 특히나 빅테크 기업들은 고성능의 첨단 반도체를 필요로 하기 때문에 이들이 반도체를 직접 생산하는 것은 불가능합니다. 그렇기 때문에 테크 기업들은 TSMC나 삼성전자 같은 최첨단 반도체를 생산할 능력이 있는 파운드리에 반도체 생산을 의뢰합니다. 반도체 독립을 꿈꾸는 회사가 많아질수록, 파운드리 회사의 고객사가 늘어나는 것이죠.

✅ 최신 이슈 : 세계적인 반도체 부족과 파운드리

코로나19 이후 전자 제품의 수요가 크게 늘어났음에도 반도체 공급은 크게 늘지 못했고, 이는 세계적인 반도체 공급난이라는 결과로 이어졌습니다. 반도체가 부족해서 애플은 아이폰13의 생산량을 줄이고 있고, 자동차 회사들도 수요만큼 자동차를 만들어내지 못하고 있는 실정입니다. 업계에서는 반도체 부족은 최소 내년까지 이어질 전망이며, 각 산업 분야에서 반도체 주문은 4~5년 동안 꾸준히 증가할 것으로 전망하고 있습니다.

이에 파운드리 회사들은 이참에 반도체 공장을 새로 짓기 위해 신규 투자를 빠르게 늘리고 있습니다. 반도체 주문이 밀려 있어 새로 공장을 짓고 반도체를 더 만들어도 재고가 남지 않을 것이라는 계산이 깔려 있죠. 또한 여러 국가들이 자국에 파운드리 공장을 유치하려고 각종 세금 혜택을 주는 등 유치 경쟁을 펼치고 있습니다. 자국에 파운드리 공장이 있으면 아무래도 반도체 공급을 쉽게 받을 수 있고, 이는 곧 산업의 안정성으로 이어지기 때문입니다.

대만의 TSMC는 3년간 100조원이 넘는 자금을 투자해 미국과 일본 등에 신규 공장을 짓겠다고 선언했습니다. 이에 질세라 삼성전자 역시 미국에 새 파운드리 공장을 지을 것이며, 2030년까지 170조원을 신규 투자하겠다고 발표했죠. 인텔 역시 10년에 걸쳐 110조원 정도를 투자하고, 유럽에 새 반도체 공장을 2개 건설하겠다고 밝혔습니다. 이렇듯 반도체 부족을 계기로 세계적인 파운드리 회사들은 공격적으로 투자에 나서며 점유율 경쟁을 펼치고 있습니다.

✅ 파운드리, 핵심만 콕콕

  • 파운드리는 반도체 생산을 전문으로 하는 회사입니다.
  • 반도체 생산 공장을 짓기 위해서는 천문학적인 비용이 들어가기 때문에 파운드리 회사들이 생겨났습니다.
  • TSMC, 삼성전자, 인텔 같은 세계적인 파운드리 회사들은 100조원이 넘는 자금을 투자하며 경쟁하고 있습니다.
  • TSMC, 삼성전자는 2022년 3나노 반도체를 생산하겠다고 선언하며 최첨단 반도체 생산을 두고 치열하게 경쟁 중입니다.

✅ 파운드리 FAQ

Q. 파운드리의 어원이 뭔가요?

A) 쇳물을 부어 금속 제품을 실제로 생산하는 주물 공장을 영어로 Foundry라고 하는데요. 반도체를 실제로 생산하는 파운드리는 이 Foundry라는 단어에서 실제 제품을 생산한다는 의미를 따왔습니다.

Q. 비교적 규모가 작은 파운드리 회사도 소개해주세요.

A) 대만의 UMC(점유율 7%), 미국의 글로벌파운드리(5%), 중국의 SMIC(5%) 등이 있습니다. SK하이닉스도 메모리 반도체를 주력으로 생산하는 파운드리 사업부를 운영하고 있습니다.

Q. 메모리/비메모리 반도체와 파운드리는 상관이 없는 개념인가요?

A) 메모리 반도체와 비메모리 반도체(시스템 반도체)는 반도체의 종류를 구분한 것이며, 파운드리는 종류 구분 없이 반도체 생산을 전문으로 하는 기업을 말하기 때문에 엄밀하게는 상관이 없습니다. 하지만 구조가 비교적 단순한 메모리 반도체와 달리 비메모리 반도체는 반도체를 주문하는 회사마다 요구하는 반도체 설계의 차이가 큽니다. 내 몸에 맞는 옷을 주문 제작하듯, 비메모리 반도체는 내 제품에 맞게 주문제작 하는 것이죠. 따라서 대부분 파운드리 회사들은 주문제작이 필요한 비메모리 반도체의 위탁 생산을 맡고 있습니다.
(파운드리 자체를 비메모리 반도체 분야로 구분하는 견해도 있습니다.)

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